Способ получения магнетита

Способ получения магнетита

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(". мя патент и тем ичесная

6 б1но е .а ),, E !

ОП ИГРАНИ

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (22) ЗаЯвлЕно 24,02.75 (21) 2111055/23-26 (23) Приоритет — (32) 25.02.74 (31) 48632А/74 (з) Италия

Опубликовано 1506.79 Бюллетень ¹ 22 (51) M. Кл.

С 01 G 49/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УЙК661.872. .2 (088.8) Дата опубликования описания 150679 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Анджело Гарбери, Агостино Джеддо и Джан Лоренцо Марциано (Италия) Иностранная фирма МОНТЭДИСОН С.П.А. (Италия) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНЕТИТА

Изобретение относится к способу получения магнетита.

Известен способ получения магнетита, заключающийся во взаимодействии 2/3 ч. исходного сульфата железа со щелочью с последующим окислением гидроокиси железа воздухом до образования -Ре О(ОН) на первой стадии и обработке образовавшегося на первой стадии шлама углекислым натрием, устанавливая рН равным 6-7. Суспензию нагревают до 80-100 С и выдерживают при этой температуре в течение 1 ч.

Осадок отфильтровывают, oTMhlBBYJT сушат и размалывают (1). Недостатком известного способа является получение продукт а с р азмером частиц, менее 0,1 мкм.

Целью изобретения является получение продукта, имеющего равноосную морфологию и размер частиц, равный

0,1-1 мкм.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения магнетита, заключающимся во взаимодействии 2/3 ч. сульфата железа со щелочью с последуюшим окислением гидроокиси железа воздухом до -Fe 0(ОН)- на первой стадии и обработке шлама с отношением количества двухвалентного железа к трехвалентному, равным О, 5-0, 55 гидроокисью натрия или аммония и нагреванием образовавшейся суспензии при

70-100 С.

5 Отличительными признаками способа являются отношение в шламе Fe к Fe

tp з равное 0,5-0,55, и использование в качестве шелочного реагента на второй стадии гидроокиси натрия или аммония.

10 Магнетит характеризуется равноосной, в основном кубической морфологией, а также имеет незначительную дисперсию по размерам частиц. Среднечисленный диаметр частиц (T.å. полученный как среднее арифметическое) изменяется в диапазойе 0,1 до 1 мкм, а числовой коэффициент вариации составляет менее 50% при среднем значении этого коэффициента около 20-30В.

Указанные коэффициенты характеризуют стандартное отклонение, выраженное в процентах от среднего диаметра.

Пример 1. В качестве сырья используют соединение ЕеЯОк.7H O, представляюшее собой побочный продукт производства двуокиси титана

Т10а,полученный в результате воздействия серной кислоты Н SOq на ильменит.

668588

Сульфат. железа имеет следуищий состав,Ъ:

Fe SO> 7НдО 80,65 TiQSOq 0,97 Н SOq 0,32 Н О 15,33

МпБО4 0,07

МАМБО у 2,58

AIg(SQ ) О, 08, т.е. всего 1004.

После растворения в воде указанной соли производится добавление гидрата окиси натрия NaOH. Эту операцию 10 проводят при комнатной температуре до тех пор, пока величина водородного показателя не достигнет значения

3,5 ед.рН, в результате этого происходит выпадение в осадок соединений )5 титана, далее раствор подвергают фильтрации; полученный таким образом раствор содержит 46 г/л ионов двухвалентного железа Fe и практически

Ф не содержит титана. 20

Раствор, содержащий двухвалентное железо, добавляют (причем всегда при комнатной температуре) к раствору гидроокиси натрия концентрации 325 г/л в количестве, рассчитанном на основании стехиометрического соотношения и необходимом для осаждения в осадок

2/3 от общего количества железа, присутствующего в растворе, при комнатной температуре и при перемешивании.

Далее при перемешивании в шлам, находящийся .при.комнатной температуре и содержащий гидроокись двухвалентного железа, вдувают воздух, и одновременно производится измерение величины водородного показателя и величи«38 ны окислительйо-восстановительного потенциала.

В течение 16 ч величина водородного показателя снижается от начальной величины, равной 7,6 ед. рН, до 40 конечной величины, равной 3,6 ед. рН, в То время как окислительно-восстановительный потенциал изменяется от

-840 до +100 мВ, и оба эти параметра в дальнейшем остаются постоянными в 48 том случае, если реакция окисления прошла до конца.

Шлам, содержащий микрокристаллы -формы Fe О(ОН), характеризуется желтой окраской и имеет следующий состав, г/л:

Ионы двухвалентного железа Fe 12,8, Ионы трехвалентного железа Fe 27,12, Общее,.количество ионов железа 39,93.

В результате добавления воды к раствору сульфата железа, не содержащего соединений титана и имеющего концентрацию ионов двухвалентного жеЛеза Fe, равную 81,5 г/л, соотношение между концентрациями ионов двухвалентного железа и трехвалентФЛ ного железа Fe /Fe+ доводят до величины, равной 0,542, при этом илам характеризуется следующим составом, г) л.

Концентрация ионов двухвалентного железа Fe з 14,02

Концентрация ионов трехвалентного железа Fe

Общая концентрация ионов железа 39,88 °

Как следует из данных о составе шлама, приведенных выше, избыточное

25 86 количество ионов двухвалентного железа по отношении к количеству, рассчитанному из стехиометрического со» отношения, составляет около 83.

Раствор, содержащий гидроокись натрия NaOH (c концентрацией 200 г/л) ному по отношению к двухвалентному железу, и необходимом для получения магнетита (избыток раствора указанной щелочи составляет около 4%), смешивают вместе с шламом, причем добавление раствора щелочи производят на холоде до тех пор, пока величина водородного показателя не достигнет значения 7,5 ед.рН, и далее процесс проводят при постоянном значении величины водородного показателя рН и при нагревании осуществляют ввод всего расчетного количества taeлочного раствора до тех пор, пока щелочь вся не вступит в реакции.

Температуру реакционной массы доводят до 90 С при одновременном перемешивании, что и обеспечивает необхОдимые условия протекания реакции.

При этом осуществляется контролирование величины водородного показателя рН и величины окислительно-восстановительного потенциала. После проведения указанного процесса в течение 2 ч 10 мин величина водородного показателя изменяется от 7,5 ед. рН до 6,45 ед.рН, а величина окислительно- восстановительного потенциала изменяется от -650 до -400 мВ и далее обе эти величины сохраняются постоянными, что свидетельствует об окончании реакции.

Далее величина водородного показателя полученного раствора доводится до 4 ед. рН в результате добавления незначительного количества HzSOq, что позволяет растворить соединения двухвалентного железа, присутствующие в избыточном количестве и представлявшие непрореагировавший осадок

Fe(OH)g .

Полученный в результате магнетит отфильтровывают, промывают и сушат, и далее подвергают исследованиям с целью определения их морфологических и гранулометрических характеристик,а также с целью определения количества и типа различных примесей. Эти результаты следующие: морфологическая характеристика — куб; среднечисленный диаметр 0,197 мкм; численный ков количестве, соответствующем стехиометрическому соотношению, определен668588

12,82

10,4

16,3 эффициент вариации 19 71Ъ; удельная Далее добавляют воду и раствор площадь поверхности 6,14 м /г; .содер- сульфата двухвалентного железа, не г жание магния 0,061Ú; содержание мар- содержащего соединений титана, и хаганца 0,13Ъ ; содержание серы 0,52%. Ъактериэуемого концентра! ней ионов

Пример 2. Раствор сернокис- дэухвалентного железа Fe,равной лого железа ГеЯО„, являю(!ийся побоч- 65,5 г/л и в результате величину соотным продуктом производства двуокиси 5 но!!)ения между кон! ия между концентрациями ионов титана Т10д через сульфат, и харак- двухвалентного ж лентного железа и трехваленттериэуемый концентрацией ионов двух- ного железа Fe /F валентного железа Fe равный 20 г/л! Илам полученн и

+г железа е е доводят до 0 56. ам, полученный в результате провеа также предварительно очищенный оТ дения этих операций, имеет состав, соединений титана путем его осажде- 10 г/л: ния в осадок при величине водородно- Концентрац онцентрация ионов двухго показателя, равной 3,5 ед. РН и валентного железа Ге

Ф Д

7,19 последующей фильтрацией, подвергают Концентра онцентрация ионов трехперемешиванию с гидратом окиси ам- валентного железа Ре ва нтн г ж Р мония NH!!OH,характеризуемым концен, — )5 Общая концентрация трацией аммиака, равной 130 г/л, и количество которого рассчитано на Как видно иэ ак видно иэ этих данных, избыточосновании стехиометрического соотно- ное количество ионов двухвалентного щения с учетом необходимости осажде- железа Fe по р ния 2/3 от общего количества присуте по сравнению с количеств вом, рассчитанным иэ стехиометричесствовавших в растворе ионов железа, кого соотношения., составляет около причем указанную операцию проводят при комнатной температуре и при пере- Раствор амм мешивании,. аствор аммиака с концентрацией

200 г/л в количестве, рассчитанном

Далее, продолжая операцию переме- из стехиометр шивания, в шлам подают поток воздустехиометрического соотношения по отношению к о ношению к количеству ионов двухваха, причем указанный шлам содержит лентного железа и необходимом для

2/3 от общего количества железа, осаж- образования магнет ( зования магнетита (причем иэбыденного в форме гидрата окиси железа ток раствора щелочи ок раствора щелочи составлял 5%), е()р, и одновременно определяют доба вл яю т н а х олод т на холоде к шламу. После в ичины водородного показателя и 30 завершения ввода р вершения ввода раствора гидрата окислительно-восстановительного потенциала. окиси аммония, реакционную массу подвергают нагреванию при перемешивании

После пРоведения процесса в те- до 9p C что и при чение 3 ч величина водородного пока- реакции и в дальн йш и, и в дальнейшем в течение зателя снижается до 3,4 ед.рН, в то 35 реакции производи производится измерение веливремя как значение окислительно-вос- чины водородного по

ы водородного показателя и окисстановительного потенциала увеличи- лительно-восстановительного потенцивается до +150 мВ, и в дальнейшем эти параметры остаются постоянными, После проведения процесса в течечто является свидетельством того, 40 ние 2 ч 30 мин ч мин величина водородного что реакция окисления прекращается. показателя н каэателя снижается от 8,35 e . pH

Полученный таким образом шлам, со- о, ед. рН, а величина окислитедержащий микрокристаллы --формы льно-восстановительного потенциала

FeO(OH), окрашенные в желтый цвет, далее используют для получения маг- дальнейшем указ

45 шем укаэанные последними знанетита. Полученная в результате ком- чения водородно е ия водородного показателя и окиспозиция имеет следующий состав, г/л: лительно-восстановительного потенциКонцентрация ионов двухвалеитиого железа Fe

+g

5,16 ала остаются постоянными, что свидеКонцентрация ионов трех-

+з .

Величина водо тельствует об окончании реакции. валентного железа Fe еличина водородного показателя, полученного таким .образом раствора, Общая концентрация ионов доводится до значения, рФвного 4 ед.

15, 36 РН с помощью добавления в него неэДля того, чтобы обеспечить во начительного количества серной кисвремя начала второй стадии процесса лоты H SO с б лоты г ч с тем, чтобы растворить значение общей концентрации железа М двухэалентное железо нах е железо, находящееся в равной 20 г/л, указанный выше шлам избыточном количестве в виде непроподвергают декантированию, в реэуль- реагировавшей гидроокиси железа тате чего получают более густой вяз- Fe(OH) находящейся в оса кий продукт, имеющий следующий cocl тав, г/л: Полученный в результате магнетит

Концентрация ионов двухотфильтровывают, промывают и подвервалентного железа Fe 8,16 гают сушке, а затем подвергают нсслеКонцентрация ионов трех- дованиям с целью определения его валентного железа Fe э морфологических и гранулометрических

Общая концентрация свойств, а также с целью определения ионов железа 21, 46.

65 количества и типа различных примесей.

° i i»" бб 8588 8

Этн результаты следующие: рой стадии, о т л и ч а ю ш и и с я морфологическая характеристика - куб; тем,.что, с целью получения продукта, среднечисленный диаметр — 0,208 мкм; имеюцего равноосную морфологию и раэчисленный коэффициент вариации 19,97Ъ; мер частиц, равный 0,1 — 1 мкм, на удельная плошадь поверхности 6,13 ь4/г! вторую стадию процесса подают шлам содержание магния 0,02%; содержание с отношением количества двухвалентсерк 0,56%; содержание марганца 0,09%. 5 ного железа к трехвалентному, равным 0,5-0,55, и в качестве щелочного реагента используют гидроокись натрия

Формула изобретения или аммония.

1. Способ получения магнетита, 2. Способ по п. 1, о т л и ч авключающий взаимодействие 2/3 ч. ис- 10 ю ш и и с я тем, что нагревание обходного сульфата железа со щелочью с разовавшейся суспензии на второй последующим окислением гидроокиси же- стадии ведут при 70-100 С. леза воздухом до a -FeO (ОН) на пер- Источники информации, принятые во вой стадии, обработку шлама первой внимание при экспертизе стадии щелочным реагентом и нагрева- 15 3.. Выложенная заявка ФРГ 9 2228555, ние образовавшейся суспензии на вто- кл. 22 f 1/24 (С 09 С 1/24), 10.01.74.

Составитель С.Лотхова

Редактор JI,Íoâoæèëoâà Техред Л, Алферова Корректор В. Синицкая

Заказ 3328/53 Тираж 590 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4